디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치

청구범위
청구항 1
제1단자와 제2단자의 용량성 결합에 의해 전기 에너지를 수집하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치로서,서로 이격된 제1전극 및 제2전극을 구비한 디스플레이 패널;디스플레이 패널의 제1전극이나 제2전극으로 이루어진 제1단자;제1단자와 이격되게 디스플레이 패널 상에 구비된 제2단자; 및제1단자 및 제2단자에 결합하며, 수집된 전기 에너지를 가공하여 변환시키는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 2
제1항에 있어서,상기 제1전극은 화소 신호를 입력받는 전극이며,상기 제1단자는 제1전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 3
삭제
청구항 4
제1항에 있어서,상기 변환부는,수집된 전기 에너지의 임피스던스를 매칭하는 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한에너지 수집 장치.
청구항 5
제1항에 있어서,상기 변환부는,수집된 전기 에너지를 교류 전압에서 직류 전압으로 변환시키는 교류-직류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 6
제5항에 있어서,교류-직류 변환기에서 생성된 직류 전압의 크기를 변환시키는 직류-직류 변환기를 더 포함하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 7
제1항에 있어서,상기 변환부에 의해 변환된 전기 에너지를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 8
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은,
화소 신호를 공급받는 화소 전극;
화소 전극과 이격되게 구비되며, 공통 신호를 공급받는 공통 전극; 및
화소 전극과 공통 전극 사이에 구비된 액정셀을 포함하는 액정 디스플레이 패널이며,
상기 제1단자는,화소 전극이나 공통 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 9
제8항에 있어서,상기 액정 디스플레이 패널은,화소 전극에 연결되어 화소 신호를 저장하는 스토리지 커패시터를 더 포함하며,상기 제1단자는,화소 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 10
제1항에 있어서,상기 디스플레이 패널은,방전 가스로 채워진 방전 공간을 구비한 방전셀;상호 방전을 야기하도록 방전셀을 가로질러 배치되는 주사전극 및 유지전극;주사 전극과 교차하여 배치되며, 주사 전극과 어드레스 방전을 일으키도록 전압이 인가되는 어드레스 전극; 및방전셀 내에 구비된 형광체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널이며,상기 제1단자는,주사전극, 유지전극 및 어드레스 전극 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한에너지 수집 장치.
청구항 11
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은,
정공을 주입하는 애노드 전극;
애노드 전극과 이격되게 구비되며 전자를 주입하는 캐소드 전극; 및
애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 구비된 유기 발광층을 포함하는 유기전계발광 디스플레이 패널이며,상기 제1단자는,
애노드 전극이나 캐소드 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 12
제11항에 있어서,상기 유기전계발광 디스플레이 패널은,애노드 전극에 연결되어 화소 신호를 저장하는 스토리지 커패시터를 더 포함하며,상기 제1단자는,애노드 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
청구항 13
제9항 또는 제12항에 있어서,온(on)이나 오프(off)의 주사 신호에 동기화되어 특정 시간에 스토리지 커패시터의 충전 에너지를 수집하도록제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치에 관한 것으로, [0001] 보다 상세하게는 디스플레이 패널에서용량성 결합에 의해 에너지를 수집하는 장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
[0002] 주변 환경에 존재하는 태양광, 바람이나 진동, 또는 인간의 신체열 및 움직임으로부터 발생되는 에너지 등을 전기 에너지로 변환하는 하베스팅(harvesting) 기술이 최근 주목을 받고 있다. 이러한 하베스팅 기술을 적용하기위한 연구는 의류, 신발 등의 분야에서 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 현재 디스플레이 패널과 관련하여 에너지 하베스팅을 적용하는 연구는 저조한 실정이다.
선행기술문헌
특허문헌
[0003] (특허문헌 0001) KR 10-2016-0041289 A
발명의 내용
해결하려는 과제
[0004] 본 발명은 디스플레이 패널을 이용하여 에너지를 수집하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
과제의 해결 수단
[0005] 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는,(1) 서로 이격된 제1전극 및 제2전극을 구비한 디스플레이 패널, (2) 디스플레이 패널의 제1전극이나 제2전극으로 이루어진 제1단자, (3) 제1단자와 이격되게 디스플레이 패널 상에 구비된 제2단자를 포함하며, 제1단자와 제2단자의 용량성 결합에 의해 전기 에너지를 수집한다.
[0006] 상기 제1전극은 화소 신호를 입력받는 전극이며, 상기 제1단자는 제1전극으로 이루어질 수 있다.
[0007] 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 상기 제1단자 및 제2단자에 결합하며, 수집된 전기 에너지를 가공하여 변환시키는 변환부를 더 포함할 수 있다.
[0008] 상기 변환부는 수집된 전기 에너지의 임피스던스를 매칭하는 매칭부를 포함할 수 있다.
[0009] 상기 변환부는 수집된 전기 에너지를 교류 전압에서 직류 전압으로 변환시키는 교류-직류 변환기를 포함할 수있다.
[0010] 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 교류-직류 변환기에서 생성된 직류전압의 크기를 변환시키는 직류-직류 변환기를 더 포함할 수 있다.
[0011] 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 상기 에너지 변화부에 의해 변환된전기 에너지를 에너지를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은, (1) 화소 신호를 공급받는 화소 전극, (2) 화소 전극과 [0012] 이격되게 구비되며, 공통 신호를 공급받는 공통 전극, (3) 화소 전극과 공통 전극 사이에 구비된 액정셀을 포함하는 액정 디스플레이 패널일수 있다. 이때, 상기 제1단자는 화소 전극이나 공통 전극으로 이루어질 수 있다.
[0013] 상기 액정 디스플레이 패널은 화소 전극에 연결되어 화소 신호를 저장하는 스토리지 커패시터을 더 포함할 수있다. 이때, 상기 제1단자는 화소 전극으로 이루어질 수 있다.
[0014] 상기 디스플레이 패널은, (1) 방전 가스로 채워진 방전 공간을 구비한 방전셀, (2) 상호 방전을 야기하도록 방전셀을 가로질러 배치되는 주사전극 및 유지전극, (3) 주사 전극과 교차하여 배치되며, 주사 전극과 어드레스방전을 일으키도록 전압이 인가되는 어드레스 전극, (4) 방전셀 내에 구비된 형광체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널일 수 있다. 이때, 상기 제1단자는 주사전극, 유지전극 및 어드레스 전극 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
[0015] 상기 디스플레이 패널은, (1) 정공을 주입하는 애노드 전극, (2) 애노드 전극과 이격되게 구비되며 전자를 주입하는 캐소드 전극, (30 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 구비된 유기 발광층을 포함하는 유기전계발광 디스플레이 패널일 수 있다. 이때, 상기 제1단자는 애노드 전극이나 캐소드 전극으로 이루어질 수 있다.
[0016] 상기 유기전계발광 디스플레이 패널은 애노드 전극에 연결되어 화소 신호를 저장하는 스토리지 커패시터를 더포함할 수 있다. 이때, 상기 제1단자는 애노드 전극으로 이루어질 수 있다.
[0017] 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 온(on)이나 오프(off)의 주사 신호에 동기화되어 특정 시간에 스토리지 커패시터의 충전 에너지를 수집하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
발명의 효과
[0018] 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 디스플레이 패널에 공급된 에너지를 수집할 수 있어 에너지 낭비를 방지할 수 있으며, 수집된 에너지를 저장하여 재사용할 수 있어 모바일용 디스플레이 패널을 구비한 장치에 적용하는 경우 그 배터리의 사용 시간을 연장할 수 있는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
[0019] 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 액정 디스플레이 패널의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 액정 디스플레이 패널의 한 화소의 일 예를 나타낸다.
도 5는 액정 디스플레이 패널(100)의 한 화소의 등가 회로도의 일 예를 나타낸다.
도 6은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 유기전계발광 디스플레이 패널의 구조의 일예를 나타낸다.
도 7은 유기전계발광 디스플레이 패널의 한 화소의 일 예를 나타낸다.
도 8은 유기전계 도 8은 유기전계발광 디스플레이 패널의 한 화소의 일 예를 나타낸다.
도 9는 유기전계발광 디스플레이 패널의 한 화소의 등가 회로도의 일 예를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
[0020] 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 다만 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
[0021] 또한 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 [0023] 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
[0024] 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치(1)의 구성도를 나타낸다.
[0025] 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(10), 제1단자(20) 및 제2단자(30)를 포함한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집(1)는 제1단자(20)와 제2단자(30)의 용량성 결합(capacitive coupling)에 의해에너지를 수집한다.
[0026] 디스플레이 패널(10)은 신호에 따라 광을 변조시켜 영상을 표시하는 패널이다. 이때, 디스플레이 패널(10)은,도 1에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 제1전극(11) 및 제2전극(12)과, 제1전극(11) 및 제2전극(12)에 입력되는신호에 따라 광을 변조시키는 화소(13)를 포함할 수 있다. 이때, 제1전극(11)나 제2전극(12) 중 어느 하나는 화소 신호를 입력받을 수 있고, 다른 하나는 화소 신호에 대응하는 공통신호 등이 입력될 수 있다.
[0027] 디스플레이 패널(10)은 비발광형 패널과 발광형 패널 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
[0028] 비발광형 패널은 제1전극(11)과 제2전극(12)에 입력되는 신호에 따라 외부광원(태양 광, 실내 광, 백라이트 또는 프론트라이트 등)으로부터 조사되는 광을 변조하는 광변조소자를 이용한 영상 표시 장치로서, 반사수단을 구비한 반사형과 반사수단을 구비하지 않은 투과형으로 나뉜다.
[0029] 발광형 패널은 제1전극(11)과 제2전극(12)에 입력되는 신호에 따라 광을 변조하여 발광하되, 외부 광원 없이 스스로 발광하는 발광소자를 이용한 영상 표시 장치이다.
[0030] 상기 발광형 디스플레이 장치는 외부 광원 없이 스스로 발광하는 발광소자에 의해 표시하는 것으로서, 유기화합물에 전기를 가해 유기화합물이 발광하는 유기전계발광(organic electroluminescent, 또는 OLED[Organic LightEmitting Diodes]) 디스플레이 장치가 대표적이다. 유기전계발광 디스플레이 장치는 유기전계발광 표시 패널의단위 화소에 구비되는 스위칭 소자의 존재 여부에 따라 액티브 매트릭스형(Active-Matrix type)과 패시브 매트릭스형(Passive-Matrix type)으로 구분된다.
[0031] 비발광형 중 투과형 패널은 액정 디스플레이 패널(liquid crystal display panel)이 대표적이며, 이때 사용되는외부 광원은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 레이저다이오드(Laser Diode, LD), 유기발광다이오(Organic Light Emitting Diode, OLED) 및 양자점발광다이오드(Quantum Dot Light Emitting Diode, QLED) 중어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0032] 비발광형 중 반사형 패널은 전기영동 디스플레이 패널(electrophoretic display panel), 콜레스테릭 액정 디스플레이 패널(cholesteric liquid crystal display panel), 마이크로전기기계 시스템 디스프레이 패널(microelectromechanicalsystem display panel), 일렉트로웨팅 디스플레이 패널(electrowetting display panel) 및전자유체 디스플레이 패널 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0033] 발광형 패널은 발광 다이오드 디스플레이 패널(light emitting diode display panel), 유기전계발광 디스플레이패널(organic electroluminescence display panel, 또는 OLED[organic light emitting diode] panel), 백라이형 액정 디스플레이 패널(backlight liquid crystal display panel) 및 양자점 디스플레이 패널(quantum dotdisplay panel) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0034] 제1단자(20)는 디스플레이 패널(10)의 제1전극(11)이나 제2전극(12)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
[0035] 제1전극(11)은 제1기판(14) 상에 구비되며, 제2전극(12)은 제2기판(15)의 하부에 구비될 수 있다. 이때, 제2단자(30)는 제2단자(30)는 제1단자(20)와 이격되게 디스플레이 패널(10) 상에 구비되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 제1기판(14)이나 제2기판(15)의 외부에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0036] 용량성 결합은 전계(electric field)를 이용한 것으로서, 주전극(primary electrode) 및 부전극(secondary electrode)과, 주전극 및 부전극 사이에 구비된 유전체(dielectric material)로 이루어진 커패시터(capacitor)를 이용한다. 즉, 용량성 결합은 주전극에 인가된 전압이 변위 전류를 형성하여 부전극으로 전달한다. 이때,주전극에 인가된 전압은 직류이거나 교류일 수 있으며, 교류일 경우 정류회로를 통해 직류전압으로 변환될 수있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치([0037] 1)는, 도 2에 도시된 바와 같이,디스플레이 패널(10)의 제1전극(11)이나 제2전극(12)으로 이루어진 제1단자(20)를 주전극으로, 제2단자(30)를부전극으로, 디스플레이 패널(10)에서 제1단자(20)로 선택된 제1전극(11)이나 제2전극(12)을 제외한 나머지 구성을 유전체로 사용한다.
[0038] 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치(1)는 제1전극(11)이나 제2전극(12)으로 이루어진 제1단자(20)에 인가된 전압이 변위 전류를 형성하여 제2단자(30)로 전달되는 용량성 결합에의해 에너지를 수집한다. 특히, 제1단자(20)로 선택되는 디스플레이 패널(10)의 제1전극(11)이나 제2전극(12)은화소 신호를 입력받는 전극인 것이 바람직하다.
[0039] 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치(1)는, 도 2에 도시된 바와같이, 변환부(40)나 저장부(50)를 더 포함할 수 있다.
[0040] 변환부(40)는 디스플레이 패널(10), 제1단자(20) 및 제2단자(30)를 통해 수집된 전기 에너지를 가공하여 변환시키는 구성으로서, 전기 에너지의 임피던스를 매칭을 시키거나, 직류와 교류 간의 변환시키거나, 전기 에너지의크기를 변환시키도록 구성될 수 있다. 즉, 변환부(40)는 매칭부, 교류-직류 변환기, 직류-직류 변환기 중 어느하나 이상을 포함할 수 있다.
[0041] 이때, 매칭부는 디스플레이 패널(10), 제1단자(20) 및 제2단자(30)를 통해 수집된 전기 에너지의 임피스던스를매칭하여 안정화시키는 구성이다. 이때, 매칭부는 커패시터와 인덕터를 조합한 구성으로 이루어질 수 있다.
[0042] 교류-직류 변환기는 디스플레이 패널(10), 제1단자(20) 및 제2단자(30)를 통해 수집된 전기 에너지를 교류 전압에서 직류 전압으로 변환시키는 구성이다. 즉, 디스플레이 패널(10), 제1단자(20) 및 제2단자(30)를 통해 수집된 전기 에너지는 교류 파형을 갖는 노이즈성 에너지이므로, 교류-직류 변환기는 노이즈성 에너지를 정류하여교류전압을 직류전압의 전기 에너지로 변환한다.
[0043] 직류-직류 변환기는 직류 전압의 크기를 변환시키는 구성으로서, 특히 교류-직류 변환기에서 생성된 직류 전압의 크기를 변환시키도록 교류-직류 변환기에 연결될 수 있다. 즉, 교류-직류 변환기를 통해 직류전압으로 변환된 전기 에너지는 전자기기에 직접 사용할 수 있는 안정화된 전기에너지가 아니므로, 질류-직류 변환기(43)를통해 안정화된 직류 전기 에너지로 변환되는 것이 바람직하다.
[0044] 저장부(50)는 수집된 에너지를 저장하는 구성으로서, 저장부(50)에 저장된 전기 에너지는 디스플레이 패널(10)이나, 디스플레이 패널(10)이 장착된 전자기기, 예를 들어, 휴대용 단말기의 전원으로 재사용될 수 있다. 이때,저장부(150)는 리튬-이온 배터리일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0045] 저장부(50)는 설정된 전압으로 전기 에너지가 공급되어야 하므로, 에너지 변환부(40)에 의해 변환된 전기 에너지를 에너지를 저장하는게 바람직하며, 이에 따라 변환부(40)에 연결될 수 있다.
[0047] 이하, 디스플레이 패널(10)의 종류에 따른 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
[0048] 먼저, 디스플레이 패널(10)이 액정 디스플레이 패널(100)인 경우에 대하여 설명하도록 한다.
[0049] 도 3은 액정 디스플레이 패널(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[0050] 액정 디스플레이 패널(LCD panel, liquid crystal display panel)은 게이트 라인(G1-Gn), 데이터 라인(D1-Dm)및 화소(PX)를 포함한다.
[0051] 게이트 라인(G1-Gn)은 일정하게 이격된 행으로 배열되며 각각 주사 신호('게이트 신호'나 '스캔 신호'라고도함)를 전달한다. 데이터 라인(D1-Dm)은 일정하게 이격된 열로 배열되며 각각 화소 신호('데이터 신호'라고도함)을 전달한다. 즉, 게이트 라인(G1-Gn)과 데이터 라인(D1-Dm)은 매트릭스 형태로 배열되며, 이때 그 교차부에화소(PX)가 형성되며, 화소(PX)는 R 화소, G 화소 및 B 화소의 서브화소에 의해 한 색상을 구현한다.
[0052] 도 4는 액정 디스플레이 패널(100)의 한 화소(PX)의 일 예를 나타내며, 도 5는 액정 디스플레이 패널(100)의 한화소(PX)의 등가 회로도의 일 예를 나타낸다.
이하, 액정 디스플레이 패널(100)에 구비된 다수의 화소(PX) 중, i번째(i는 1 [0053] 이상 n 이하의 자연수) 게이트 라인(Gi)과 j번째(j는 1 이상 m 이하의 자연수) 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소(PX)의 경우에 대하여 설명하도록한다.
[0054] 액정 디스플레이 패널(100)은 제1기판(110)과 제2기판(120) 사이에 액정으로 채워진 액정셀(LC)을 구비함으로써형성된다. 제1기판(110)에는 게이트 라인(Gi), 데이터 라인(Dj), 화소 스위칭 소자(PS) 및 화소 전극(PE)이 형성된다. 제2기판(120)에는 공통 전극(CE)이 형성된다. 이때, 화소 전극(PE)의 위 또는 아래에 컬러필터가 구비될 수 있다.
[0055] 또한, 액정 디스플레이 패널(100)은 화소 스위칭 소자(PS), 액정셀(liquid crystal, LC) 및 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst)를 포함한다. 이때, 화소 스위칭 소자(PS)의 게이트 전극은 게이트 라인(Gi)에 연결되고, 소스전극(또는 드레인 전극)은 데이터 라인(Dj)에 연결되며, 드레인전극(또는 소스전극)은 화소 전극(PE)에연결된다. 또한, 액정셀(LC)은 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE)에 연결되어 화소 신호를 충전한다. 또한, 공통 전극(CE)에는 공통 신호(Vcom)가 공급되며, 이에 따라 픽셀(PX)은 화소 전극(PE)에 공급되는 화소 신호에 따라 액정셀(LC)의 광 투과도가 조절되면서 휘도가 조절된다.
[0056] 화소 전극(PE)은 화소 스위칭 소자(SP)를 통해 데이터 라인(Dj)과 연결될 수 있다. 게이트 전극이 게이트 라인(Gi)을 통해 온 전압(Von)의 주사 신호를 받으면, 화소 스위칭 소자(SP)는 턴-온(turn-on)되며, 이에 따라 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE)에 공급되는 화소 신호를 충전하여 일정시간 동안 유지한다. 이때, 화소 스위칭 소자(SP)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)일 수 있다.
[0057] 주사 신호는 화소 스위칭 소자(SP)를 온(on)시키거나 오프(off)시키는 신호로서, 게이트 드라이버를 통해 공급된다. 이때, 게이트 드라이버는 활성레벨의 온 전압(Von)과 비활성레벨의 오프 전압(Voff)의 조합을 갖는 주사신호를 다수의 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급한다.
[0058] 화소 신호는 화소(PX)에 표시되어야 할 데이터를 담은 신호로서, 데이터 드라이버를 통해 공급된다. 이때, 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 계조를 가지는 입력 영상 데이터(DATA)를 전압 형태의 신호로변환하여 다수의 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 순차적으로 공급한다. 소스 드라이버는 라인 인버젼 방식의 화소신호를 공통신호(Vcom)의 출력 타이밍에 동기시키면서 공통 신호(Vcom)의 극성과 반대 극성으로 출력하여 다수의픽셀을 구동한다.
[0059] 공통 신호는 공통 신호 생성부를 통해 공급된다. 공통 신호 생성부는 외부의 그래픽 제어기로부터 입력 신호(Vin)를 공급받고 공통 신호(Vcom)를 생성하여 공통 신호 라인으로 공급한다. 공통 신호 생성부는 한 주기(T)에한 번 극성이 반전되고, 1/2 주기 동안 동일 극성이 두 번 연속 반복되는 공통 신호(Vcom)를 소정 시간 쉬프트시켜 출력한다.
[0060] 게이트 드라이버와 데이터 드라이버는 액정 디스플레이 패널(100)의 제1기판(110) 상에 직접 형성될 수 있고(ASG 방식), 별도로 제작되어 COB(Chip On Board), TAB(Tape Automated Bonding), COG(Chip On Glass) 등과 같은 방식으로 제1기판(110) 상에 실장될 수 있다.
[0061] 디스플레이 패널(10)이 상술한 바와 같은 액정 디스플레이 패널(100)로 이루어진 경우, 제1단자(20)는 화소 전극(PE)이나 공통 전극(CE)일 수 있으며, 특히 화소 전극(PE)인 것이 바람직하다. 이는 화소 전극(PE)에 공급되는 화소 신호를 에너지원으로 수집하기 위함이다. 즉, 화소 신호는 화소 전극(PE)에 연결된 스토리지 커패시터(Cst)의 충전되므로, 에너지원으로 수집하기 용이한 장점이 있다.
[0062] 이와 같이, 화소 전극(PE)을 제1단자(20)로 이용하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 이용한 에너지 수집 장치는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부는 온(on)의 주사 신호나, 오프(off)의 주사 신호에 동기화되어 스토리지 커패시터(Cst)의 충전 에너지를 수집하도록 제어한다. 예를 들어, 제어부는 온(on)의 주사 신호가 입력되는 경우에만 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 에너지를 수집하도록 제어하거나, 오프(off)의 주사 신호가 입력되는 경우에만 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 에너지를 수집하도록 제어하거나, 온(on)이나 오프(off)의 주사 신호가 입력된 후 소정 시간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 에너지를 수집하도록 제어할 수 있다.
[0063] 한편, 제2단자(30)는 제1기판(110)이나 제2기판(120)의 외면 상에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 디스플레이 패널(10)이 플라즈마 디스플레이 패널(200)[0065] 인 경우에 대하여 설명하도록 한다.
[0066] 도 6은 플라즈마 디스플레이 패널(200)의 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
[0067] 플라즈마 디스플레이 패널(200)은 제1기판(210) 및 제2기판(220) 사이에 A 전극(A1, ...,Am), 제1유전체층(230), 제2유전체층(240), B 전극(B1, ...,Bn), C 전극(C1, ...,Cn), 형광체층(270), 격벽(280) 및 보호층(250)을 포함한다.
[0068] A 전극(A1, ...,Am)은 제1기판(210) 방향으로 제2기판(220) 상에 일정한 패턴으로 복수개가 구비되며, B 전극(B1, ...,Bn)과 함께 방전을 일으키도록 전압이 인가된다. 여기서의 방전은 표시방전에 선행하여 각 단위 셀(SR, SG, SB) 내부에 프라이밍 입자들을 축적시킴으로써 표시방전을 도와주는 일종의 보조적인 방전을의미한다.
[0069] 제2유전체층(240)은 A 전극(A1, ...,Am)을 덮도록 도포된다. 제2유전체층(240) 위에는 격벽(280)이 A 전극(A1,...,Am)과 평행한 방향으로 형성된다. 이 격벽(280)은 각 방전셀의 방전 영역을 구획하고, 각 방전셀 사이의 광학적 간섭을 방지한다. 형광체층(270)은 격벽(280) 사이에서 A 전극(A1, ...,Am) 상의 제2유전체층(240)의상에 도포되며, 순차적으로 적색발광 형광체층, 녹색발광 형광체층 및 청색발광 형광체층이 배치된다. A 전극(A1,...,Am)을 통상적으로 "어드레스 전극(Address electrode)"라고 한다.
[0070] B 전극(B1, ...,Bn)과 C 전극(C1, ...,Cn)은 A 전극(A1, ...,Am)과 직교되도록 제2 기판(220) 방향으로 제1기판(210) 상에 일정한 패턴으로 형성되며, 상호 표시 방전을 야기하도록 전압이 인가된다. 즉, B 전극(B1,...,Bn)과 C 전극(C1, ...,Cn)은 서로 평행하게 나란히 배치되며, A 전극(A1,...,Am)은 C 전극(C1, ...,Cn) 및B 전극(B1, ...,Bn)에 교차하도록 배치되며, 교차되는 영역에 방전셀이 구비된다. B 전극(B1,...,Bn)과 C 전극(C1, ...,Cn)은 ITO(Indium Tin OBide) 등과 같은 투명한 도전성 재질의 투명 전극(Bna,Cna))과 전도도를 높이기 위한 금속전극(Bnb,Cnb)이 결합되어 형성될 수 있다. 제1유전체층(230)은 B 전극(B1, ...,Bn)과 C 전극(C1,...,Cn)을 덮도록 전면(全面) 도포되어 형성된다. B 전극(B1, ...,Bn)을 통상적으로 "주사 전극"이라 하고, C전극(C1, ...,Cn)을 통상적으로 "유지 전극"이라 한다.
[0071] 보호층(250)은 강한 전계로부터 패널을 보호하기 위한 구성으로서, 예를 들어, 일산화마그네슘(MgO)이 제1유전체층(230)을 덮도록 전면 도포되어 형성된다. 방전 공간(260)에는 플라즈마 형성용 가스가 밀봉된다. 본 발명의플라즈마 디스플레이 패널(200)은 도 5에 도시된 것에 한정되지 않으며, 도 5에 도시된 3 전극 구조가 아닌, 2개의 전극들만 배치되는 2 전극 구조의 플라즈마 디스플레이 패널일 수 있으며, 이외에도 다양한 구조의 플라즈마 디스플레이 패널이 가능하다.
[0072] 디스플레이 패널(10)이 상술한 바와 같은 플라즈마 디스플레이 패널(200)로 이루어진 경우, 제1단자(20)는 주사전극(B1, ...,Bn)과 유지전극(C1, ...,Cn) 및 어드레스 전극(A1, ...,Am) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이는 이들 전극에 공급되는 전압을 에너지원으로 수집하기 위함이다. 이때, 제2단자(30)는 제1기판(210)이나 제2기판(220)의 외면 상에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0074] 다음으로, 디스플레이 패널(10)이 유기전계발광 디스플레이 패널(300)인 경우에 대하여 설명하도록 한다.
[0075] 도 7은 유기전계발광 디스플레이 패널(300)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[0076] 유기전계발광 디스플레이 패널(300)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 데이터라인(D1∼Dm), 게이트 라인(G1∼Gn) 및화소(PX)를 포함한다.
[0077] 게이트 라인(G1-Gn)은 일정하게 이격된 행으로 배열되며 각각 주사 신호('게이트 신호'나 '스캔 신호'라고도함)를 전달한다. 데이터 라인(D1-Dm)은 일정하게 이격된 열로 배열되며 각각 화소 신호('데이터 신호'라고도함)을 전달한다. 즉, 게이트 라인(G1-Gn)과 데이터 라인(D1-Dm)은 매트릭스 형태로 배열되며, 이때 그 교차부에화소(PX)가 형성되며, 화소(PX)는 유기 발광층(OLED)을 구비한다.
[0078] 도 8은 유기전계발광 디스플레이 패널(300)의 한 화소(PX)의 일 예를 나타내며, 도 9는 유기전계발광 디스플레 패널(300)의 한 화소(PX)의 등가 회로도의 일 예를 나타낸다.
[0079] 이하, 유기전계발광 디스플레이 패널(300)에 구비된 다수의 화소(PX) 중, i번째(i는 1 이상 n 이하의 자연수)게이트 라인(Gi)과 j번째(j는 1 이상 m 이하의 자연수) 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소(PX)의 경우에 대하여 설명하도록 한다.
[0080] 유기전계발광 표시 패널(400)은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 이격되게 배치된 제1기판(310) 및 제2기판(320); 제1기판(310) 상에 형성되는 애노드 전극(anode electorde)(AE); 애노드 전극(AE) 상에 다층으로적층된 유기 발광층(OLED); 유기 발광층(OLED) 상에 형성된 캐소드 전극(cathode electrode)(CtE)을 포함한다.
유기 발광층(OLED)은 정공주입층(HIL; Hole Injection Layer), 정공수송층(HTL; Hole Transport Layer), 발광층(EML; Light Emitting Layer), 전자수송층(ETL; Electron Transport Layer), 전자주입층(EIL; ElectronInjection Layer)을 포함한다. 즉, 캐소드 전극(CtE)에서 공급된 전자(electron)가 전자가 전자 주입층 및 전자수송층을 거처 발광층 쪽으로 이동하고, 애노드 전극(AE)에서 공급된 정공(hole)가 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층에서는 전자 수송층과 정공 수송층으로부터 공급되어진 전자와 정공이 재결합함에 의해 빛을 방출하게 된다.
또한, 유기전계발광 디스플레이 패널(300)은 화소 스위칭 소자(PS), 구동 트랜지스터([0081] DT) 및 스토리지 캐패시터(CSt)를 포함한다. 화소 스위칭 소자(PS)는 게이트 라인을 통해 공급되는 주사 신호에 의해 구동되며 데이터 라인을 통해 공급되는 화소 신호를 스토리지 캐패시터(CS)에 전달한다.
[0082] 구동 트랜지스터(DT)는 스토리지 캐패시터(CSt)에 저장된 화소 신호에 상응하는 구동 전류를 유기 발광층(OLED)에 공급한다. 이때, 구동 트랜지스터(DT)는 소스나 드레인 중 어느 하나가 제1전원전압(VDD)의 공급을 받으며,소스나 드레인 중 다른 하나가 애노드 전극(AE)에 연결된다.
[0083] 스토리지 캐패시터(CSt)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 단자와 애노드 전극(AE)의 사이에 접속되어 화소 신호를 저장(charging)한다.
[0084] 캐소드 전극(CtE)이 제2전원전압(VEL,SS) 단자에 접속되고 애노드 전극(AE)이 구동 트랜지스터(DT)의 소스나 드레인 중 어느 하나에 접속됨에 따라, 유기 발광층(OLED)은 구동 트랜지스터(DT)에서 인가된 구동 전류에 상응하는밝기로 발광한다. 이때, 화소 스위칭 소자(SP) 및 구동 트랜지스터(DT)는 박막 트랜지스터(Thin FilmTransistor)일 수 있다.
[0085] 주사 신호는 화소 스위칭 소자(SP)를 온(on)시키거나 오프(off)시키는 신호로서, 게이트 드라이버를 통해 공급된다. 이때, 게이트 드라이버는 활성레벨의 온 전압(Von)과 비활성레벨의 오프 전압(Voff)의 조합을 갖는 주사신호를 다수의 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급한다.
[0086] 화소 신호는 화소(PX)에 표시되어야 할 데이터를 담은 신호로서, 데이터 드라이버를 통해 공급된다. 이때, 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 계조를 가지는 입력 영상 데이터(DATA)를 전압 형태의 신호로변환하여 다수의 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 순차적으로 공급한다.
[0087] 게이트 드라이버와 데이터 드라이버는 유기전계발광 디스플레이 패널(300)의 제1기판(310) 상에 직접 형성될 수 있고(ASG 방식), 별도로 제작되어 COB(Chip On Board), TAB(Tape Automated Bonding), COG(Chip On Glass) 등과 같은 방식으로 제1기판(110) 상에 실장될 수 있다.
[0088] 디스플레이 패널(10)이 상술한 바와 같은 유기전계발광 디스플레이 패널(300)로 이루어진 경우, 제1단자(20)는애노드 전극(AE)이나 캐소드 전극(CtE)일 수 있으며, 특히 애노드 전극(AE)인 것이 바람직하다. 이는 애노드 전극(AE)에 공급되는 화소 신호를 에너지원으로 수집하기 위함이다. 즉, 화소 신호는 애노드 전극(AE)에 연결된스토리지 커패시터(Cst)의 충전되므로, 에너지원으로 수집하기 용이한 장점이 있다.
[0089] 이와 같이, 애노드 전극(AE)을 제1단자(20)로 이용하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을이용한 에너지 수집 장치는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부는 온(on)의 주사 신호나, 오프(off)의 주사 신호에 동기화되어 특정 시간에 스토리지 커패시터(Cst)의 충전 에너지를 수집하도록 제어한다.
예를 들어, 제어부는 온(on)의 주사 신호가 입력되는 경우에만 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 에너지를 수집 하도록 제어하거나, 오프(off)의 주사 신호가 입력되는 경우에만 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 에너지를 수집하도록 제어하거나, 온(on)이나 오프(off)의 주사 신호가 입력된 후 소정 시간에 스토리지 커패시터(Cst)에충전된 에너지를 수집하도록 제어할 수 있다.
[0090] 한편, 제2단자(30)는 제1기판(310)이나 제2기판(320)의 외면 상에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[0092] 이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
부호의 설명
1 : 디스플레이 [0093] 패널을 이용한 에너지 수집 장치
10 : 디스플레이 패널 11 : 제1전극
12 : 제2전극 13 : 화소
14, 110, 210, 310 : 제1기판 15, 120, 220, 320 : 제2기판
20 : 제1단자 30 : 제2단자
40 : 변환부 50 : 저장부
100 : 액정 디스플레이 패널 200 : 플라즈마 디스플레이 패널
230 : 제1유전체층 240 ; 제2유전체층
250 : 보호층 260 : 방전 공간
270 : 형광체층 280 : 격벽
300 : 유기전계발광 디스프레이 패널
A1, ...,Am : 어드레스 전극 AE : 애노드 전극
B1, ...,Bn : 주사 전극
C1, ...,Cn : 유지 전극 CE : 공통 전극
CtE : 캐소드 전극 Cst : 스토리지 커패시터
DT : 구동 트랜지스터 LC : 액정셀
OLED : 유기 발광층 PE : 화소 전극
SP : 화소 스위칭 소자
【심사관 직권보정사항】
【직권보정 1】
【보정항목】청구범위
【보정세부항목】청구항 6의 3번째 줄
【변경전】
터치스크린을
【변경후】
디스플레이 패널을